이 작품은 ARK로, 미국 심장 협회 14GRNT20390154에서 수상에 의해 부분적으로 인디애나 대학교 - 퍼듀 대학교 인디애나 폴리스에서 연구 지원 기금 그랜트 (RSFG)에 의해 부분적으로 지원

1. 세균성 식입니다. 참고 : 본 연구에 사용 된 발현 플라스미드는하기 표 1에 기재되어있다. 본 연구에서 사용 된 용액, 미디어, 버퍼는 표 2에 기재되어있다. 고세균 테아 소단위 유전자의 클로닝 및 발현 플라스미드의 발생이 다른 18,20 설명한다. 요컨대, 서브 유닛의 재조합 동시 발현을위한 플라스미드는 각각의 서브 유닛 (18, 20)의 비교 발현 수준을 획득하는 데 도움이 bicistronic 오페론 전략을 사용한다. 아래에 나열된 식 매개 변수는이 연구에서 프로 테아 서브 유닛에 대한 최적의 것으로 경험적으로 결정했다. 다른 고세균 종에서, 또는 다른 재조합 단백질 복합체 (토론 참조) 프로 테아를 들어, 다른 프로 테아 돌연변이에 대한 표현을 최적화 할 필요가있다. <ol><li> (화학적으로 유능한 대장균 BL21에 관심의 발현 플라스미드를 변환DE3) 세포. </li><li> 갓 얼음에 해동 된 DE3 세포의 나누어지는로 - (100 NG 일반적으로 50), 20 분 동안 얼음에 품어 계속 플라스미드의 2 μL - 1을 추가합니다. </li><li> 열 충격 45 초 동안 42 ° C에서 세포와 additionl 2 분 동안 얼음에 튜브를 반환합니다. </li><li> LB 배지 1 mL를 넣고 1 시간 동안 (150 rpm으로)을 진탕 37 ° C에서 품어. </li><li> ((카나마이신이 보충 된 LB 고체 배지를 함유하는 플레이트이 항생제 본 연구 인코딩 저항에 사용 된 모든 플라스미드)) 관 LB 플레이트 상에 형질 전환 혼합물의 200 μL - 100 확산. 37 ºC O / N에서 번호판을 품어. </li><li> 다음 날 아침, 유리 문화 튜브에 액체 LB-관 미디어의 3 mL의에 LB-칸 판에서 단일 콜로니를 접종. 약 2.5 (150 RPM)을 진탕 37 ºC에서 품어 - 3 시간, 또는까지 혼탁이 관찰된다. </li><li> 분광 광도계 600 nm의 (OD 600)에서 문화의 광학 밀도를 측정한다. 셀 숭배를 희석6 ㎖의 최종 부피 0.4의 OD 600 데워진 LB 관 매체 적당량 URE. 40 분 37 ºC에서 진탕 다시 시작합니다. </li><li> 1 mM의 최종 농도 원액에서 IPTG를 첨가하여 액체 배양 물에서 단백질 발현을 유도한다. 7 시간 - 약 6 (150 RPM)을 진탕 37 ºC에서 품어. </li><li> 1.5 ML의의 microcentrifuge 튜브에 그 전체가 세균 세포 배양을 수확. </li><li> microcentrifuge 관에 문화의 1.5 ML을 추가합니다. 1 분 동안 10,000 × g에서 원심 분리기. </li><li> 뜨는을 취소하고 펠렛에 동일한 문화의 또 다른 1.5 mL를 넣어. 1 분 동안 10,000 × g에서 원심 분리기. </li><li> 전체 문화까지 단계를 반복 1.11은 microcentrifuge 관에 수확한다. </li><li> 용해 될 때까지 -80 ° C에서 유도 된 펠렛을 저장합니다. </li></ol> 2. 세균 용해와 해물을 혼합. 노트: </strong&gt; 동시 발현을 통해 연구 샘플의 경우, 2.1 (및 하위 섹션)을 따릅니다. 해물 혼합을 필요로하는 샘플의 경우, 2.2 절 (및 하위 섹션)을 따릅니다. 프로토콜에 포함 된 TSP (총, 가용성, 펠렛) 분석은 혼합 해물 (토론 참조) 중 결합 α와 β 서브 유닛의 대략 동일한 금액을 보장 할 수있는 단백질 발현을 최적화에 유용하다. 또한 다운 스트림 결과가 예상되지 않는 한 경우 (즉,이 단백질이 발현 및 가용성 것을 확인합니다) 중요한 제어 기능을 제공합니다. 따라서, 우리는 매우 초기 TSP 분석을 포함하는 것이 좋습니다. 최적의 프로토콜은 특정 서브 유니트 조합에 대해 달성되면, TSP 분석 엄격 이하 선택적으로 설명하는 이유이다 필요하지 않다. <ol><li> 균체 및 가용성 분획 제제의 용해. <ol><li> 5 분 동안 얼음에 유도 된 세포 펠렛을 해동. 용해 완충액 600 μL에 펠렛을 재현 탁. </li><li> Inc의총 조질 용 해물을 생성하기 위해 30 분 동안 (150 RPM)를 진탕하면서 30 ºC의 현탁액 ubate. 참고 : 다음 단계 및 다음 하위 섹션은 선택 사항입니다. </li><li> 별도의 1.5 ML의의 microcentrifuge 튜브에 총 원유 해물에서 두 25 μL 씩을 제거하고 다음과 같이 TSP 분석을 실시하고 있습니다. <ol><li> 두 25 μL 씩 중 하나, 1X의 최종 농도로 5 배 SDS 샘플 버퍼를 추가한다. &quot;총 원유 해물&quot;에 대한 &quot;T&quot;와 튜브 라벨. </li><li> 5 분 완전히 단백질을 변성하는 100 ºC에서 &quot;T&quot;샘플을 품어. </li><li> 한편, 제 25 μL 나누어지는을 10 분간 10,000 × g에서이를 원심 분리. 조심스럽게 작은 펠렛을 방해하지 않고 뜨는을 제거하고 새로운 1.5 ML의 microcentrifuge 관에 전송할 수 있습니다. &quot;가용 분&quot;에 대한 새로운 관 &quot;S&quot;를 레이블. </li><li> 작은 펠릿 왼쪽 behi에차 이전 단계에서, 재현 탁에 용해 버퍼와 소용돌이의 25 μL를 추가합니다. &quot;펠릿 부분&quot;이 관 &quot;P&quot;를 레이블. </li><li> 은 &quot;S&quot;와 &quot;P&quot;튜브에 6 μL 5 배의 SDS 샘플 버퍼를 추가하고 상술 한 바와 같이 100 ºC에서 품어. 참고 : TSP 샘플 표현을 분석하는 그 날 사용하지 않을 경우 필요할 때까지, 그들은 -20 ºC에서 동결 할 수있다. 12 % 및 / 또는 15 % 표준 SDS-PAGE 겔에 바로로드되기 전에, 상기 한 바와 같이 일단 해동, 그들은, 100 ºC에서 reincubated해야합니다. </li></ol></li><li> TSP에 분석이 수행되는 동안 원심 총 조질 용 해물의 잔여 550 μL 10 분 동안 10,000 × g에서 (또는 총 조질 용 해물의 전체 600 μL TSP 분석이 수행되지 않은 경우). 신선한 1.5 ML의 microcentrifuge 관에 뜨는을 수집합니다. 이 정제에 사용되는 수용성 분해물이다. </li></ol></li><li> 해물 혼합. <ol><li> 단계 2.1.1 위 2.1.2에 설명 된대로 용해을 수행하십시오. </li><li> 원하는 β 서브 유닛을 표현하는 박테리아에서 총 원유 해물의 600 μL를 사용하여 원하는 α 서브 유닛을 표현하는 박테리아에서 총 원유 해물의 600 μL를 섞는다. 천천히 30 분 동안 진탕 37 ºC에서 품어. 주 :이 (논의 참조) 혼합 용 해물 중에 최대 어셈블리를 달성하는 인큐베이션 시간을 최적화하는 것이 필요할 수있다. 시간과 여기에 제시된 온도는이 연구에서 재조합 단백질에 최적이며, 다른 곳에서 (18)를 측정 하였다. </li><li> 원심 분리기 10 분 동안 10,000 × g에서 혼합 해물은 불용성 펠렛에서 용해성 물질을 분리합니다. 새로운 1.5 ML의 microcentrifuge 관에 뜨는을 전송합니다. 단백질 정제에 대해이 혼합 용해 해물을 사용합니다. </li></ol></li></ol> 고정화 코발트 친 화성 수지를 통해 3. 단백질 정제(ICAR). <ol><li> 수지 평형. <ol><li> 철저하게 병을 반전 수지를 재현 탁하고 1.5 ML의 microcentrifuge 관에 슬러리의 50 μL를 전송합니다. 펠릿 수지 2 분 동안 700 × g에서 원심 분리기. 조심스럽게 뜨는을 대기음. 참고 : 우리는 액체의 대부분을 제거하기 위해 파란색 1 mL를 피펫 팁을 사용하여 피펫 포부를 실시하고 있습니다. 백색 2 μL 팁 비드를 덮는 액체의 매우 얇은 층을 남겨두고 나머지 상층 액 제거의 미세 제어를 위해 사용된다. </li><li> 부드럽게 수지 펠렛 2 분 동안 700 × g에서 수지와 원심 분리기를 재현 탁 1 mL의 버퍼 A. 믹스의 추가합니다. 조심스럽게 뜨는을 대기음이 세척 단계를 한 번 더 반복한다. </li></ol></li><li> 평형화 수지에 2.1 또는 2.2에서 이전에 취득한 가용성 해물을 적용합니다. 60 분 4 ºC에서 부드러운 회전 튜브를 품어. g &lt;700 ×에서 튜브를 원심 분리기/ 5 분 안에&gt; 조심스럽게 뜨는을 대기음. </li><li> 비특이적으로 결합 단백질을 제거하기 위해 다음과 같이 수지를 씻으십시오. <ol><li> 버퍼 (A)의 1 mL의에 재현 탁 수지는 부드러운 10 분 동안 4 ºC에서 락을 함께 품어. 5 분 동안 700 × g에서 튜브를 원심 분리기 조심스럽게 뜨는을 대기음. 이 세척 단계를 한 번 더 반복합니다. </li><li> 재현 탁 버퍼 B 1 용액 (5 mM의 이미 다졸와 버퍼 A)와 수지와 부드러운 5 분 동안 4 ºC에서 락을 함께 품어. 5 분 동안 700 × g에서 튜브를 원심 분리기 조심스럽게 뜨는을 대기음. 이 세척 단계를 한 번 더 반복합니다. </li><li> 재현 탁 버퍼 C 1 ㎖ (10 mM의 이미 다졸와 버퍼 A)와 수지와 부드러운 5 분 동안 4 ºC에서 락을 함께 품어. 5 분 동안 700 × g에서 튜브를 원심 분리기 조심스럽게 뜨는을 대기음. </li></ol></li><li> t (200 mM의 이미 다졸과 완충액 A) 버퍼 (400)의 E μL를 첨가하여 단백질을 용리수지 O. 부드러운 5 분 동안 4 ºC에서 락을 함께 품어. 5 분 동안 700 × g에서 원심 분리기. </li><li> 새로운 1.5 mL의 원심 분리 관에 정제 된 단백질을 포함하는 상층 액을 전송합니다. </li><li> 다음 연속 원심 분리에 의해 정제 된 단백질을 탈염. <ol><li> 정제 된 단백질의 400 μL에 (이 160 밀리미터에서 200 밀리미터에서 이미 다졸 농도를 감소) 100 μL 완충액 A를 추가합니다. 10 kDa의 분자량 컷 - 오프 0.5 mL를 ultracentrifugal 필터로 정제 된 단백질을 적용합니다. 5 분 동안 14,000 × g에서 원심 분리기. </li><li> 여과 액을 취소하고 다시 보유 및 원심 분리기를 희석 400 μL 완충액 A를 추가합니다. 이미 다졸 농도가 아래 4 mm로 떨어질 때까지 원심 분리 / 희석주기를 계속합니다. 각 원심 분리 ~ 70 μL (또는 약 7 배)까지 500 μl를 집중하는 경우 예를 들어, 두 개의 사이클 appr, 출발 160 mM의 이미 다졸 농도 (7 × 7 = 49 배)을 줄일oximately 3.3 mm이다. </li><li> BCA 분석 (21)를 사용하여 탈염 샘플의 단백질 농도를 측정한다. 주 : 제조자의 지침에 따라 탈염은 BCA 분석에 대한 허용 한계 이하로 이미 다졸 농도를 감소시킬 필요가있다. 본 연구실은 민감하기 때문에 BCA 분석을 선호 큰 동적 범위를 가지며, 더 적은 단백질을 단백질의 변화를 나타낸다. 그러나, 단백질의 농도를 측정하는 다른 방법은 BCA 분석을 대체 할 수있다. 핵심은 각 방법의 장점과 한계를 인식하는 것입니다. </li></ol></li><li> 1X의 최종 농도 5 배 기본 샘플 버퍼를 추가하고 전기를 진행합니다. 또한, 매장 샘플 나중에 분석을 위해 -20 ºC에서. </li></ol> 4. 비 변성 폴리 아크릴 아미드 젤 전기 영동 (PAGE). 주의 : 미 중합 아크릴 아미드는 신경독이다. 적절한 보호 GEA을 착용아르 자형. <ol><li> 다음과 같이 비 변성 PAGE 젤을 준비합니다. <ol><li> 깨끗한 유리 플레이트를 사용하여 주조 스탠드 주조 겔 카세트를 준비한다. 작은 자석 교반기 위에 그라데이션 메이커를 놓고 각 챔버에 작은 교반 막대를 배치합니다. </li><li> (/ V W) 아크릴 아미드 및 2 % (W / V) 비스 아크릴 스톡 용액은 5 %와 10 %를 준비하여 40 % (W / V) 네이티브 해결 버퍼에서 아크릴 아마이드 겔 용액. 비스 아크릴 아미드하는 총 아크릴 아미드의 비율이 37.5 있는지 확인하십시오 : 1. 얼음에 칠 쏟아져하기 전에. 주 : 여기에서 사용되는 비 변성 PAGE 시스템은 램 믈리 SDS-PAGE 시스템과 본질적으로 동일하고, SDS (22)를 생략하여. </li><li> 중합을 개시 아크릴 아미드 솔루션 (물에서 제조 / v)의 원액 w (10 %에서) 황산 암모늄을 추가합니다. 황산 암모늄의 최종 농도는 0.1 %이다 (W / V). </li><li> 그라데이션 메이커의 두 챔버에 아크릴 아미드 솔루션을 따르십시오. 출구 튜브 삽입 B를etween 겔 카세트의 판, 자석 교반기를 활성화하고 그라데이션 메이커 밸브를 엽니 다. 10 % 비 변성 그라데이션 젤 - 5를 따르십시오. </li><li> 일단 부, 이소프로판올의 얇은 층으로 겔을 오버레이하여 겔을 30 분 동안 중합 할 수있다. 이 기간 동안, 네이티브 해결 버퍼에 신선한 5 % 아크릴 아마이드 겔 용액을 준비합니다. 젤 세트 후, 아이소 프로필 알코올을 부어 물총 병에서 탈 이온수로 겔의 상단을 씻어. </li><li> 상기 제조 한 5 % 겔 용액 (정확히 같은 4.1.3에 기재되어 있음)과 황산 암모늄을 추가 한 유리판가 가득 할 때까지 중합 된 겔 위에 붓는다. 젤 빗를 삽입합니다. 오버레이 젤은 추가로 30 분 동안 중합하도록 허용합니다. </li><li> 겔 중합되면, 전기 영동 장치에 겔 카세트를 조립한다. 또한, 사용할 준비가 될 때까지 젖은 종이 타월 및 플라스틱 랩에 싸서 4 ºC에서 젤을 저장합니다. </li></ol></li><li> 일단 비 변성 PAGE 젤 ELEC에 조립영동 장치는 10 배 네이티브 실행 버퍼 재고 신선한 준비 1X 기본 실행 버퍼 탱크를 채우십시오. </li><li> 각 웰 유리 주사기를 사용으로, (3)의 단부에서 얻어진 정제 된 단백질 10 μg의로드. </li><li> 웰 중 하나에 (1X 네이티브 실행 완충액에 희석 된) 고 분자량 천연 단백질 표준로드 2 μL. </li><li> (- 4.5 시간 약 4) 55 V, 4 ºC에서 젤을 실행 염료 전면 겔을 실행 할 때까지. </li><li> 비 변성 겔뿐만 아니라, 표준 SDS-PAGE (22)에 의해 정제 된 단백질의 분취 량을 분석한다. <ol><li> 1X의 최종 농도로 5 배 SDS 샘플 완충액 (3)의 단부에서 얻어진 정제 된 단백질 샘플의 분취 량 (10 μg의)를 섞는다. </li><li> 5 분 동안 100 ºC에서 품어 12 표준 % 및 / 또는 15 % SDS-PAGE 젤 (22)에로드합니다. </li><li> 20 분 동안 80V에서 실행하고 염료 전면 겔 (도망 때까지 120 V에서이 약의 추가이다itional 12 % 겔 75 분, 및 15 % 겔을 120 분). </li></ol></li></ol> 5. 떠올리 활동 및 단백질 염색법. <ol><li> 전기 신중 별도의 유리판에 이어 탈 이온수 50 ㎖를 함유하는 겔 트레이에 비 변성 겔 옮긴다. 부드러운 5 분 동안 흔들와 젤을 씻어. 물을 버리고이 세척 단계를 세 번 반복한다. </li><li> 다음과 같이 기판 오버레이 분석을 수행합니다. <ol><li> 형광 펩타이드 기질 SUC-LLVY-AMC를 포함하는 버퍼를 개발의 1 mL를 넣고 겔에 걸쳐 균일하게 확산. 30 분 37 ºC에서 품어. 주 : 유리로드 또는 겔 릴리 (별도의 유리판, 플라스틱에 사용되는 작은 쐐기)는 겔상의 액체를 확산하는데 사용될 수있다. </li><li> 조심 의한 절단 된 펩티드 기질에 겔 촬상 시스템의 UV transilluminator가 겔 상으로 전송 및 형광을 관찰한다. 기록 이미지입니다. 조심스럽게 겔 바 전송겔 트레이 (CK). </li><li> 부드럽게 흔들 5 분 동안 탈 이온수 50 mL로 두 번 씻어 겔. </li><li> 부드럽게 흔들 60 분 동안 콜로이드 쿠마시 염색 용 시약을 10 mL로 젤을 염색. 배경까지 50 mL의 물 Destain 젤은 분명해진다. 이 염색 공정뿐만 아니라 표준 SDS-PAGE 겔에 적용된다. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Wan, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Panorama+of+ancient+metazoan+macromolecular+complexes.">Panorama of ancient metazoan macromolecular complexes.</a> Nature. 525, 339-344 (2015).</li><li>Marsh, J. A., Teichmann, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure,+dynamics,+assembly,+and+evolution+of+protein+complexes.">Structure, dynamics, assembly, and evolution of protein complexes.</a> Annu Rev Biochem. 84, 551-575 (2015).</li><li>Williamson, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cooperativity+in+macromolecular+assembly.">Cooperativity in macromolecular assembly.</a> Nat Chem Biol. 4, 458-465 (2008).</li><li>Finley, D., Ulrich, H. D., Sommer, T., Kaiser, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ubiquitin-proteasome+system+of+Saccharomyces+cerevisiae.">The ubiquitin-proteasome system of Saccharomyces cerevisiae.</a> Genetics. 192, 319-360 (2012).</li><li>Groll, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+20S+proteasome+from+yeast+at+2.4+A+resolution.">Structure of 20S proteasome from yeast at 2.4 A resolution.</a> Nature. 386, 463-471 (1997).</li><li>Lander, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complete+subunit+architecture+of+the+proteasome+regulatory+particle.">Complete subunit architecture of the proteasome regulatory particle.</a> Nature. 482, 186-191 (2012).</li><li>Lowe, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+structure+of+the+20S+proteasome+from+the+archaeon+T.+acidophilum+at+3.4+A+resolution.">Crystal structure of the 20S proteasome from the archaeon T. acidophilum at 3.4 A resolution.</a> Science. 268, 533-539 (1995).</li><li>Hu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+the+Mycobacterium+tuberculosis+proteasome+and+mechanism+of+inhibition+by+a+peptidyl+boronate.">Structure of the Mycobacterium tuberculosis proteasome and mechanism of inhibition by a peptidyl boronate.</a> Mol Microbiol. 59, 1417-1428 (2006).</li><li>Zwickl, P., Kleinz, J., Baumeister, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+elements+in+proteasome+assembly.">Critical elements in proteasome assembly.</a> Nat Struct Biol. 1, 765-770 (1994).</li><li>Groll, M., Brandstetter, H., Bartunik, H., Bourenkow, G., Huber, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigations+on+the+maturation+and+regulation+of+archaebacterial+proteasomes.">Investigations on the maturation and regulation of archaebacterial proteasomes.</a> J Mol Biol. 327, 75-83 (2003).</li><li>Frankenberg, R. J., Hsu, T. S., Yakota, H., Kim, R., Clark, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+denaturation+and+elevated+folding+temperatures+are+required+for+wild-type+activity+and+stability+of+recombinant+Methanococcus+jannaschii+20S+proteasome.">Chemical denaturation and elevated folding temperatures are required for wild-type activity and stability of recombinant Methanococcus jannaschii 20S proteasome.</a> Protein Sci. 10, 1887-1896 (2001).</li><li>Maupin-Furlow, J. A., Aldrich, H. C., Ferry, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemical+characterization+of+the+20S+proteasome+from+the+methanoarchaeon+Methanosarcina+thermophila.">Biochemical characterization of the 20S proteasome from the methanoarchaeon Methanosarcina thermophila.</a> J Bacteriol. 180, 1480-1487 (1998).</li><li>Maupin-Furlow, J. A., Ferry, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+proteasome+from+the+methanogenic+archaeon+Methanosarcina+thermophila.">A proteasome from the methanogenic archaeon Methanosarcina thermophila.</a> J Biol Chem. 270, 28617-28622 (1995).</li><li>Wittig, I., Braun, H. P., Schagger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blue+native+PAGE.">Blue native PAGE.</a> Nat Protoc. 1, 418-428 (2006).</li><li>Langer, T., Pfeifer, G., Martin, J., Baumeister, W., Hartl, F. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chaperonin-mediated+protein+folding:+GroES+binds+to+one+end+of+the+GroEL+cylinder,+which+accommodates+the+protein+substrate+within+its+central+cavity.">Chaperonin-mediated protein folding: GroES binds to one end of the GroEL cylinder, which accommodates the protein substrate within its central cavity.</a> EMBO J. 11, 4757-4765 (1992).</li><li>McKenzie, M., Lazarou, M., Thorburn, D. R., Ryan, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+mitochondrial+subunit+assembly+into+respiratory+chain+complexes+using+Blue+Native+polyacrylamide+gel+electrophoresis.">Analysis of mitochondrial subunit assembly into respiratory chain complexes using Blue Native polyacrylamide gel electrophoresis.</a> Anal Biochem. 364, 128-137 (2007).</li><li>Tomko, R. J., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporation+of+the+Rpn12+subunit+couples+completion+of+proteasome+regulatory+particle+lid+assembly+to+lid-base+joining.">Incorporation of the Rpn12 subunit couples completion of proteasome regulatory particle lid assembly to lid-base joining.</a> Mol Cell. 44, 907-917 (2011).</li><li>Panfair, D., Ramamurthy, A., Kusmierczyk, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alpha-ring+Independent+Assembly+of+the+20S+Proteasome.">Alpha-ring Independent Assembly of the 20S Proteasome.</a> Sci Rep. 5, 13130 (2015).</li><li>Zimmerman, S. B., Trach, S. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+macromolecule+concentrations+and+excluded+volume+effects+for+the+cytoplasm+of+Escherichia+coli.">Estimation of macromolecule concentrations and excluded volume effects for the cytoplasm of Escherichia coli.</a> J Mol Biol. 222, 599-620 (1991).</li><li>Kusmierczyk, A. R., Kunjappu, M. J., Kim, R. Y., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+conserved+20S+proteasome+assembly+factor+requires+a+C-terminal+HbYX+motif+for+proteasomal+precursor+binding.">A conserved 20S proteasome assembly factor requires a C-terminal HbYX motif for proteasomal precursor binding.</a> Nat Struct Mol Biol. 18, 622-629 (2011).</li><li>Smith, P. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+protein+using+bicinchoninic+acid.">Measurement of protein using bicinchoninic acid.</a> Anal Biochem. 150, 76-85 (1985).</li><li>Laemmli, U. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleavage+of+structural+proteins+during+the+assembly+of+the+head+of+bacteriophage+T4.">Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4.</a> Nature. 227, 680-685 (1970).</li><li>Chen, P., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autocatalytic+subunit+processing+couples+active+site+formation+in+the+20S+proteasome+to+completion+of+assembly.">Autocatalytic subunit processing couples active site formation in the 20S proteasome to completion of assembly.</a> Cell. 86, 961-972 (1996).</li><li>Li, X., Kusmierczyk, A. R., Wong, P., Emili, A., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=beta-Subunit+appendages+promote+20S+proteasome+assembly+by+overcoming+an+Ump1-dependent+checkpoint.">beta-Subunit appendages promote 20S proteasome assembly by overcoming an Ump1-dependent checkpoint.</a> EMBO J. 26, 2339-2349 (2007).</li><li>Kusmierczyk, A. R., Kunjappu, M. J., Funakoshi, M., Hochstrasser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+multimeric+assembly+factor+controls+the+formation+of+alternative+20S+proteasomes.">A multimeric assembly factor controls the formation of alternative 20S proteasomes.</a> Nat Struct Mol Biol. 15, 237-244 (2008).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

우리는 재조합 고세균 프로 테아 좀을 이용하여 비 변성 PAGE를 테아 조립체 분석에 결합 방법의 이점을 보여준다. 프로 테아 서브 유닛의 박테리아 동시 발현의 일반적인 방법 9,11 신속한 분석이 가능하지만 키 어셈블리 중간체를 공개하지 않을 수 있습니다. 우리 조립체 이벤트의 더 넓은 영상을 개발하는 혼합 용 해물과 동시 발현을 조합 한 제안. 이러한 결합 접근...

Multiprotein 단지는 수많은 중요한 세포 활동 1을 수행한다. 이 단지의 많은, 더 많은 그들의 조립 2,3에 대한보다 자신의 구조와 기능에 대한 알려져있다. 프로 테아는 하나의 복잡하고 삶의 모든 영역에서 발견된다. 진핵 생물에서이 분자 기계는 유비퀴틴 / 프로 테아 좀 시스템 (UPS)의 핵심이며, 세포 내 단백질 분해 (4)의 주요 경로를 제공합니다. 20S 프로 테아 솜을, 또는 코어 입자 (CP) (5), 즉, 19S 규제 입자 (RP) (6)에 의해 하나 또는 양 말단에서 캡핑 될 수합니다 (26S 프로 테아라고 함) 진핵 테아는 두 개의 주요 서브 어셈블리로 이루어진다. 20 대 프로 테아 큰 구획 단백질 분해 효소이다. 그 급 구조가 절대적으로 삶의 모든 영역에 걸쳐 보존과 구조적으로 관련 서브 유닛의 두 가지 유형을 포함하는 4 ~ 7 원환의 스택으로 구성되며, α; 그리고 5,7,8을 β. 진핵 생물에있어서, 2 개의 외부 링은 각각 일곱 별개의 α 서브 유닛으로 구성되며, 두 개의 내부 링은 각각 일곱 별개 β 소단위로 구성된다; 단백질 분해 활성은 β 서브 유닛의 세 내에 존재한다. 대조적으로, 고세균 및 세균의 CP 링은 일반적으로 오직 하나의 α 형과 β 서브 유닛의 한 형태로 구성된다. 고세균 프로 테아 좀은 그들의 조성 단순성 및 그들의 대응 진핵 9-13과 공통 어셈블리기구 공유 모두 테아 조립체를 연구하는 것이 중요 모델 시스템을 제공했다. 요약하면, α 서브 유닛은 서브 유닛 조립 β있는에 발판 역할을하는 첫 번째 α 링으로 조립한다. 상승을주는 결과 반 프로 테아 좀 (α 7 β 7) 이량은 완전히 CP (α 7 β 7 β 7 α 7) 조립합니다. 이량 동안 propeptides은 β 서브 유닛에 존재자기 촉매 촉매 N 말단 트레오닌를 노출, 제거됩니다. 어셈블리를 모델링 고세균 프로 테아 좀의 사용은 빈번하게 대장균에서 재조합 고세균 테아 단백질의 생성을 이용한다. 이 다양한 조합으로 제조 될 수있는 서브 유닛 자체 프로 테아 좀을 생산하지 않는 숙주 유기체에서 WT 및 돌연변이 버전 모두 같은 수 있기 때문에 가치가있는 접근법이다. 다중 단백질 복합체의 조립을 모니터링 생화학 조립 중간체 및 전구체에서 완전히 조립 된 복합체를 분리하는 분류 방법의 일종이 필요합니다. 때문에 폴리 아크릴 아미드 젤 전기 영동 (PAGE) 비 변성 뛰어난 해결 능력, 다양한 큰 multiprotein 단지 14 ~ 17의 분류에서 특히 유용한 것으로 입증되었습니다. 재조합 고세균 테아 생산 및 비 변성 PAGE의 조합 dissectin에서 강력한 접근되었다g의 프로 테아 좀 어셈블리 9,11,12,18. 그러나,이 방법이 적용되는 (즉. α 및 β 서브 유닛의 동시 발현 재조합을 통해) 통상의 방법은 중요한 단점을 갖는다. 조립 협동 반응은 강하게 농도 의존적 3이다. 세포 내부의 단백질 농도로 인해 배제 체적 효과 (19)이 매우 높은 점을 감안, 조립 반응은 생체 내에서 급속하게 진행. 따라서 α와 β 서브 유닛이 동시 발현 될 때 중요한 조립 중간체를 그리워하는 것이 가능하다. 여기, 우리는 재조합 고세균 프로 테아 서브 유닛을 사용하여 프로 테아 좀 어셈블리의 연구에서 결합 된 접근 방식에 대한 주장한다. 이 방식에서, 두 동시 발현과 해물 혼합 방법이 이용된다. 동시 발현 덜 노동 집약적이기 때문에 전자는 어셈블리의 신속한 분석이 가능합니다. 후자는 혼합하여 α와 β 서브 유닛, 별도의 표현에 따라 달라집니다. 이 requi 비록동시 발현보다 고해상도 조금 더 많은 노력, 그것은 동시 발현 동안 놓친 중간체를 검출 할 수있는 능력에 의해 보상 이상이다. 함께, 이러한 방법은 두 테아 조립체의 더욱 완전한 그림을 제공 할 수있다.

<table><tbody><tr><td>Acrylamide (40%) solution</td><td>Biorad</td><td>1610104</td><td>Unpolymerized acrylamide is a neurotoxin. Wear proper protective gear</td></tr><tr><td>Amicon ultra 0.5 mL centrifugal filters</td><td>EMDMillipore</td><td>UFC501024</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium Persulfate</td><td>Sigma</td><td>A3678</td><td></td></tr><tr><td>ATP</td><td>Sigma</td><td>A7699</td><td></td></tr><tr><td>BCA assay kit</td><td>Pierce</td><td>23225</td><td></td></tr><tr><td>Bisacrylamide (2%) solution</td><td>Biorad</td><td>1610142</td><td></td></tr><tr><td>Bromophenol blue</td><td>Sigma</td><td>B8026</td><td></td></tr><tr><td>DNaseI</td><td>Sigma</td><td>DN25</td><td></td></tr><tr><td>Dithiothreitol (DTT)</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP172</td><td></td></tr><tr><td>&lt;em&gt;E. coli&lt;/em&gt; BL21 competent cells</td><td>EMD Millipore</td><td>69450</td><td></td></tr><tr><td>GelCode Blue</td><td>Thermo Fisher</td><td>24592</td><td>Colloidal coomassie stain reagent for gels</td></tr><tr><td>Gel doc EZ system</td><td>Biorad</td><td>1708270</td><td>Gel documentation system</td></tr><tr><td>Gel releasers</td><td>Biorad</td><td>1653320</td><td>Wedge shaped plastic used to separate gel plates; useful for spreading liquid.</td></tr><tr><td>Glass rod</td><td>Thermo Fisher</td><td>11-380B</td><td></td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Sigma</td><td>49767</td><td></td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP3865</td><td></td></tr><tr><td>Hamilton syringe</td><td>Thermo Fisher</td><td>14-813-38</td><td>Glass syringe for loading gels</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>US Biologicals</td><td>H2010</td><td></td></tr><tr><td>HMW Native calibration kit</td><td>GE Healthcare</td><td>170445-01</td><td>High molecular weight protein standards</td></tr><tr><td>Hoefer SG30</td><td>Thermo Fisher</td><td>03-500-277</td><td>Gradient maker</td></tr><tr><td>Imidazole</td><td>US Biologicals</td><td>280671</td><td></td></tr><tr><td>IPTG</td><td>US Biologicals</td><td>I8500</td><td>For induction of protein expression</td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP26181</td><td></td></tr><tr><td>Kanamycin sulfate</td><td>US Biologicals</td><td>K0010</td><td></td></tr><tr><td>Lysozyme</td><td>Sigma</td><td>L6876</td><td></td></tr><tr><td>MgCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Fluka analytical</td><td>630680</td><td></td></tr><tr><td>Mini Protean Tetra Cell</td><td>Biorad</td><td>1658002EDU</td><td>Gel electrophoresis apparatus</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Thermo Fisher</td><td>S640-3</td><td></td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Thermo Fisher</td><td>S318-1</td><td></td></tr><tr><td>Pefabloc SC</td><td>Roche</td><td>11429876001</td><td>Protease inhibitor</td></tr><tr><td>pET42</td><td>EMD Millipore</td><td>70562</td><td>Expression plasmid</td></tr><tr><td>Precision plus all blue standard</td><td>Biorad</td><td>1610373</td><td>Molecular protein standard for SDS-PAGE</td></tr><tr><td>Quickchange mutagenesis kit</td><td>Agilent technologies</td><td>200521</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)</td><td>Thermo Fisher</td><td>BP166</td><td></td></tr><tr><td>Suc-LLVY-AMC</td><td>Enzo lifesciences</td><td>BML P802-0005</td><td>Fluorogenic substrate</td></tr><tr><td>Talon Metal Affinity Resin</td><td>Clontech</td><td>635502</td><td>Immobilized Cobalt Affinity Resin</td></tr><tr><td>TEMED</td><td>Sigma</td><td>T7024</td><td></td></tr><tr><td>Tris</td><td>US Biologicals</td><td>T8600</td><td></td></tr><tr><td>Triton-X100</td><td>Sigma</td><td>93426</td><td></td></tr><tr><td>Tryptone</td><td>Bacto BD</td><td>211699</td><td></td></tr><tr><td>UV sample tray</td><td>Biorad</td><td>1708271</td><td>For UV imaging of gels</td></tr><tr><td>Yeast extract</td><td>Bacto BD</td><td>212720</td><td></td></tr></tbody></table>

examining proteasome assembly with recombinant archaeal proteasomes and nondenaturing page:  the case for a combined approach

프로 테아 좀은 삶의 모든 영역에서 발견된다. 자신의 어셈블리를 완전히 이해되지 않지만 그들은, 진핵 생물의 세포 내 단백질 분해의 주요 경로를 제공합니다. 모든 프로 테아 두 heptameric α 서브 유닛 반지 사이에 끼워 두 heptameric β 서브 유닛 반지를 포함, 구조적으로 보존 된 코어 입자 (CP), 또는 20S 프로 테아 좀 (proteasome)를 포함한다. 고세균 20S 프로 테아 좀은 진핵 생물의 대응에 비해 구조적으로 간단, 아직 그들은 모두 공통의 조립 메커니즘을 공유 할 수 있습니다. 따라서, 고세균 20S 프로 테아 좀은 진핵 세포 프로 테아 조립을위한 중요한 모델이 될 것을 계속한다. 특히, 비 변성 폴리 아크릴 아미드 겔 전기 영동 (PAGE)와 결합 고세균 (20S)의 프로 테아 좀의 재조합 발현는 프로 테아 좀의 생합성에 많은 중요한 통찰력을 산출했다. 여기, 우리는 고세균 프로 테아 α의 동시 발현의 일반적인 전략을 개선하는 방법을 논의하고 β 서브 유닛 전에 nondenaturi하기NG PAGE. 우리는 신속하고 효율적인 있지만, 혼자 동시 발현 방식이 키 어셈블리 중간체를 놓칠 수 있다는 것을 보여줍니다. 프로 테아 좀의 경우, 동시 발현은 반 프로 테아 좀의 감지, 중간 포함하는 하나의 완전한 α-링과 하나의 완전한 β-링을 허용하지 않을 수 있습니다. 그러나,이 중간 용이 해물 혼합을 통해 검출된다. 우리는 해물 혼합과 동시 발현을 결합하는 어셈블리를 분석에 더 철저 접근을 산출, 아직 노동 nonintensive 유지하는 것이 좋습니다. 이 접근은 다른 재조합 multiprotein 복합체의 연구에 유용 할 수있다.

α 서브 유닛이 형태 링 (9)에 결합하면 프로 테아 좀 어셈블리 (그림 1) 시작합니다. C는 말단 헥사 히스티딘은 (그의 태깅) 유도체 (표 1) 태그로서 호열 Methanococcus maripaludis S2에서 α 서브 유닛을 대장균에서 발현되는 경우가 설명 될 수있다. 재조합-α 단백질 자신의 페이지를 비 변성하여 ICAR 그래피 분석 한 결과, 두 개의 밴드 (도 2A, 레인...

Watch this Scientific Journal Video about Examining Proteasome Assembly with Recombinant Archaeal Proteasomes and Nondenaturing PAGE:  The Case for a Combined Approach at JoVE.com

Examining Proteasome Assembly with Recombinant Archaeal Proteasomes and Nondenaturing PAGE:  The Case for a Combined Approach

이 프로토콜은 서브 유닛의 동시 발현 재조합 프로 테아 좀 어셈블리의보다 철저한 검사를 위해 혼합 postlysis 서브 유닛을 모두 사용합니다.

재조합 고세균 프로 테아과 비 변성 페이지로 프로 테아 조립 검사 : 케이스를 결합 접근에 대한

Proteasomes are found in all domains of life. They provide the major route of intracellular protein degradation in eukaryotes, though their assembly is ...

examining-proteasome-assembly-with-recombinant-archaeal-proteasomes

Research

JoVE Journal

Biochemistry

6.6K 조회수.  Indiana University-Purdue University, Indianapolis (IUPUI).  이 프로토콜은 서브 유닛의 동시 발현 재조합 프로 테아 좀 어셈블리의보다 철저한 검사를 위해 혼합 postlysis 서브 유닛을 모두 사용합니다. 

비디오: Examining Proteasome Assembly with Recombinant Archaeal Proteasomes and Nondenaturing PAGE:  The Case for a Combined Approach

Characterization of Multi-subunit Protein Complexes of Human MxA Using Non-denaturing Polyacrylamide Gel-electrophoresis

The formation of oligomeric complexes is a crucial prerequisite for the proper structure and function of many proteins. The interferon-induced antiviral effector protein MxA exerts a broad antiviral activity against many viruses. MxA is a dynamin-like GTPase and has the capacity to form oligomeric structures of higher order. However, whether oligomerization of MxA is required for its antiviral activity is an issue of debate. We describe here a simple protocol to assess the oligomeric state of endogenously or ectopically expressed MxA in the cytoplasmic fraction of human cell lines by non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) in combination with Western blot analysis. A critical step of the protocol is the choice of detergents to prevent aggregation and/or precipitation of proteins particularly associated with cellular membranes such as MxA, without interfering with its enzymatic activity. Another crucial aspect of the protocol is the irreversible protection of the free thiol groups of cysteine residues by iodoacetamide to prevent artificial interactions of the protein. This protocol is suitable for a simple assessment of the oligomeric state of MxA and furthermore allows a direct correlation of the antiviral activity of MxA interface mutants with their respective oligomeric states.

This article describes a simple and rapid protocol to evaluate the oligomeric state of the dynamin-like GTPase MxA protein from lysates of human cells using a combination of non-denaturing PAGE with western blot analysis.

비 변성 폴리 아크릴 아미드 젤 전기 영동을 사용하여 인간의 MXA의 멀티 서브 유닛 단백질 복합체의 특성

The formation of oligomeric complexes is a crucial prerequisite for the proper structure and function of many proteins. The interferon-induced antiviral ...

연구

생화학

Multimer-PAGE: A Method for Capturing and Resolving Protein Complexes in Biological Samples

There are many well-developed methods for purifying and studying single proteins and peptides. However, most cellular functions are carried out by networks of interacting protein complexes, which are often difficult to investigate because their binding is non-covalent and easily perturbed by purification techniques. This work describes a method of stabilizing and separating native protein complexes from unmodified tissue using two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. Tissue lysate is loaded onto a non-denaturing blue-native polyacrylamide gel, then an electric current is applied until the protein migrates a short distance into the gel. The gel strip containing the migrated protein is then excised and incubated with the amine-reactive cross-linking reagent dithiobis(succinimidyl propionate), which covalently stabilizes protein complexes. The gel strip containing cross-linked complexes is then cast into a sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel, and the complexes are separated completely. The method relies on techniques and materials familiar to most molecular biologists, meaning it is inexpensive and easy to learn. While it is limited in its ability to adequately separate extremely large complexes, and has not been universally successful, the method was able to capture a wide variety of well-studied complexes, and is likely applicable to many systems of interest.

A method for stabilizing and separating native protein complexes from unmodified tissue lysate using an amine-reactive protein cross-linker coupled to a novel two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) system is presented.

다량 체-PAGE : 생물학적 샘플에서 캡처하는 방법 및 해결 단백질 단지

There are many well-developed methods for purifying and studying single proteins and peptides. However, most cellular functions are carried out by ...

Resolving Affinity Purified Protein Complexes by Blue Native PAGE and Protein Correlation Profiling

Most proteins act in association with others; hence, it is crucial to characterize these functional units in order to fully understand biological processes. Affinity purification coupled to mass spectrometry (AP-MS) has become the method of choice for identifying protein-protein interactions. However, conventional AP-MS studies provide information on protein interactions, but the organizational information is lost. To address this issue, we developed a strategy to unravel the distinct functional assemblies a protein might be involved in, by resolving affinity-purified protein complexes prior to their characterization by mass spectrometry. Protein complexes isolated through affinity purification of a bait protein using an epitope tag and competitive elution are separated through blue native electrophoresis. Comparison of protein migration profiles through correlation profiling using quantitative mass spectrometry allows assignment of interacting proteins to distinct molecular entities. This method is able to resolve protein complexes of close molecular weights that might not be resolved by traditional chromatographic techniques such as gel filtration. With little more work than conventional AP-geLC-MS/MS, we demonstrate this strategy may in many cases be adequate for obtaining protein complex topological information concomitantly to identifying protein interactions.

Here we present protocols for affinity purification of protein complexes and their separation by blue native PAGE, followed by protein correlation profiling using label free quantitative mass spectrometry. This method is useful to resolve interactomes into distinct protein complexes.

블루 기본 페이지와 단백질 상관 관계 프로파일 링에 의한 선호도 정제 단백질 복합체 해결

Most proteins act in association with others; hence, it is crucial to characterize these functional units in order to fully understand biological ...

Use of Recombinant Fusion Proteins in a Fluorescent Protease Assay Platform and Their In-gel Renaturation

Proteases are intensively studied enzymes due to their essential roles in several biological pathways of living organisms and in pathogenesis; therefore, they are important drug targets. We have developed a magnetic-agarose-bead-based assay platform for the investigation of proteolytic activity, which is based on the use of recombinant fusion protein substrates. In order to demonstrate the use of this assay system, a protocol is presented on the example of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) protease. The introduced assay platform can be utilized efficiently in the biochemical characterization of proteases, including enzyme activity measurements in mutagenesis, kinetic, inhibition, or specificity studies, and it may be suitable for high-throughput substrate screening or may be adapted to other proteolytic enzymes.
In this assay system, the applied substrates contain N-terminal hexahistidine (His6) and maltose-binding protein (MBP) tags, cleavage sites for tobacco etch virus (TEV) and HIV-1 proteases, and a C-terminal fluorescent protein. The substrates can be efficiently produced in Escherichia coli cells and easily purified using nickel (Ni)-chelate-coated beads. During the assay, the proteolytic cleavage of bead-attached substrates leads to the release of fluorescent cleavage fragments, which can be measured by fluorimetry. Additionally, cleavage reactions can be analyzed by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). A protocol for the in-gel renaturation of assay components is also described, as partial renaturation of fluorescent proteins enables their detection based on molecular weight and fluorescence.

Here, we present the detailed procedure of a recently developed protease assay platform utilizing N-terminal hexahistidine/maltose-binding protein and fluorescent protein-fused recombinant substrates attached to the surface of nickel-nitrilotriacetic acid magnetic agarose beads. A subsequent in-gel analysis of the assay samples separated by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis is also presented.

형광 효소 분석 결과 플랫폼에 그들의에서 젤 Renaturation 재조합 융합 단백질의 사용

Proteases are intensively studied enzymes due to their essential roles in several biological pathways of living organisms and in pathogenesis; therefore, ...

Hybrid Clear/Blue Native Electrophoresis for the Separation and Analysis of Mitochondrial Respiratory Chain Supercomplexes

Complexes of the oxidative phosphorylation machinery form supramolecular protein arrangements named supercomplexes (SCs), which are believed to confer structural and functional advantages to mitochondria. SCs have been identified in many species, from yeast to mammal, and an increasing number of studies report disruption of their organization in genetic and acquired human diseases. As a result, an increasing number of laboratories are interested in analyzing SCs, which can be methodologically challenging. This article presents an optimized protocol that combines the advantages of Blue- and Clear-Native PAGE methods to resolve and analyze SCs in a time-effective manner. With this hybrid CN/BN-PAGE method, mitochondrial SCs extracted with optimal amounts of the mild detergent digitonin are exposed briefly to the anionic dye Coomassie Blue (CB) at the beginning of the electrophoresis, without exposure to other detergents. This short exposure to CB allows to separate and resolve SCs as effectively as with traditional BN-PAGE methods, while avoiding the negative impact of high CB levels on in-gel activity assays, and labile protein-protein interactions within SCs. With this protocol it is thus possible to combine precise and rapid in gel activity measurements with analytical techniques involving 2D electrophoresis, immuno-detection, and/or proteomics for advanced analysis of SCs.

Here we present a protocol to extract, resolve and identify mitochondrial supercomplexes which minimizes exposure to detergents and Coomassie Blue. This protocol offers an optimal balance between resolution, and preservation of enzyme activities, while minimizing the risk of losing labile protein-protein interactions.

미토 콘 드리 아 호흡기 사슬 슈퍼 복합체의 분리 및 분석을 위한 하이브리드 클리어/블루 천연 전기 영동

Complexes of the oxidative phosphorylation machinery form supramolecular protein arrangements named supercomplexes (SCs), which are believed to confer ...

Blue Native Polyacrylamide Gel Electrophoresis (BN-PAGE) for Analysis of Multiprotein Complexes from Cellular Lysates

Multiprotein complexes (MPCs) play a crucial role in cell signalling, since most proteins can be found in functional or regulatory complexes with other proteins (Sali, Glaeser et al. 2003). Thus, the study of protein-protein interaction networks requires the detailed characterization of MPCs to gain an integrative understanding of protein function and regulation. For identification and analysis, MPCs must be separated under native conditions. In this video, we describe the analysis of MPCs by blue native polyacrylamide gel electrophoresis (BN-PAGE). BN-PAGE is a technique that allows separation of MPCs in a native conformation with a higher resolution than offered by gel filtration or sucrose density ultracentrifugation, and is therefore useful to determine MPC size, composition, and relative abundance (Sch&auml;gger and von Jagow 1991); (Sch&auml;gger, Cramer et al. 1994). By this method, proteins are separated according to their hydrodynamic size and shape in a polyacrylamide matrix. Here, we demonstrate the analysis of MPCs of total cellular lysates, pointing out that lysate dialysis is the crucial step to make BN-PAGE applicable to these biological samples. Using a combination of first dimension BN- and second dimension SDS-PAGE, we show that MPCs separated by BN-PAGE can be further subdivided into their individual constituents by SDS-PAGE. Visualization of the MPC components upon gel separation is performed by standard immunoblotting. As an example for MPC analysis by BN-PAGE, we chose the well-characterized eukaryotic 19S, 20S, and 26S proteasomes.

Blue Native Polyacrylamide Gel Electrophoresis BN-PAGE for Analysis of Multiprotein Complexes from Cellular Lysates

In this video, we describe the characterization of multiprotein complexes (MPCs) by blue native polyacrylamide gel electrophoresis (BN-PAGE). In a first dimension, dialyzed cellular lysates are separated by BN-PAGE to identify individual MPCs. In a second dimension SDS-PAGE, MPCs of interest are further subdivided to analyze their constituents by immunoblotting.

셀룰러 Lysates에서 Multiprotein의 단지의 분석을 위해 블루 기본 Polyacrylamide 젤 전기 영동 (BN - PAGE)

Multiprotein complexes (MPCs) play a crucial role in cell signalling, since most proteins can be found in functional or regulatory complexes with other ...

생물학

Assaying Proteasomal Degradation in a Cell-free System in Plants

The ubiquitin-proteasome pathway for protein degradation has emerged as one of the most important mechanisms for regulation of a wide spectrum of cellular functions in virtually all eukaryotic organisms. Specifically, in plants, the ubiquitin/26S proteasome system (UPS) regulates protein degradation and contributes significantly to development of a wide range of processes, including immune response, development and programmed cell death. Moreover, increasing evidence suggests that numerous plant pathogens, such as Agrobacterium, exploit the host UPS for efficient infection, emphasizing the importance of UPS in plant-pathogen interactions.
The substrate specificity of UPS is achieved by the E3 ubiquitin ligase that acts in concert with the E1 and E2 ligases to recognize and mark specific protein molecules destined for degradation by attaching to them chains of ubiquitin molecules. One class of the E3 ligases is the SCF (Skp1/Cullin/F-box protein) complex, which specifically recognizes the UPS substrates and targets them for ubiquitination via its F-box protein component. To investigate a potential role of UPS in a biological process of interest, it is important to devise a simple and reliable assay for UPS-mediated protein degradation. Here, we describe one such assay using a plant cell-free system. This assay can be adapted for studies of the roles of regulated protein degradation in diverse cellular processes, with a special focus on the F-box protein-substrate interactions.

Targeted protein degradation represents a major regulatory mechanism for cell function. It occurs via a conserved ubiquitin-proteasome pathway, which attaches polyubiquitin chains to the target protein that then serve as molecular &#8220;tags&#8221; for the 26S proteasome. Here, we describe a simple and reliable cell-free assay for proteasomal degradation of proteins.

식물의 셀없는 시스템에서 프로 테오 저하 시금

The ubiquitin-proteasome pathway for protein degradation has emerged as one of the most important mechanisms for regulation of a wide spectrum of cellular ...

Assays for the Degradation of Misfolded Proteins in Cells

Protein misfolding and aggregation are associated with various neurodegenerative diseases. Cellular mechanisms that recognize and degrade misfolded proteins may serve as potential therapeutic targets. To distinguish degradation of misfolding-prone proteins from other mechanisms that regulate their levels, one important method is to measure protein half-life in cells. However, this can be challenging because misfolding-prone proteins may exist in different forms, including the native form and misfolded forms of distinct characteristics. Here we describe assays to examine the half-life of misfolded proteins in mammalian cells using a highly aggregation-prone protein, Ataxin-1 with an extended polyglutamine (polyQ) stretch, and a conformationally unstable luciferase mutant as models. Cycloheximide chase is combined with cell fractionation to examine the turnover rate of misfolding-prone proteins in various cellular fractions. We further depict a fluorescence-based assay using an enhanced green fluorescence protein (EGFP)-fusion of the luciferase mutant, which can be adapted for high throughput screening on a microplate-reader.

This report describes protocols for measuring degradation rates of misfolded proteins by either western blot or fluorescence-based assays. The methods can be applied to analysis of other misfolded proteins and for high throughput screening.

세포의 잘못 폴딩 된 단백질의 분해에 대한 분석

Protein misfolding and aggregation are associated with various neurodegenerative diseases. Cellular mechanisms that recognize and degrade misfolded ...

Combining Chemical Cross-linking and Mass Spectrometry of Intact Protein Complexes to Study the Architecture of Multi-subunit Protein Assemblies

Proteins interact with their ligands to form active and dynamic assemblies which carry out various cellular functions. Elucidating these interactions is therefore fundamental for the understanding of cellular processes. However, many protein complexes are dynamic assemblies and are not accessible by conventional structural techniques. Mass spectrometry contributes to the structural investigation of these assemblies, and particularly the combination of various mass spectrometric techniques delivers valuable insights into their structural arrangement.
In this article, we describe the application and combination of two complementary mass spectrometric techniques, namely chemical cross-linking coupled with mass spectrometry and native mass spectrometry. Chemical cross-linking involves the covalent linkage of amino acids in close proximity by using chemical reagents. After digestion with proteases, cross-linked di-peptides are identified by mass spectrometry and protein interactions sites are uncovered. Native mass spectrometry on the other hand is the analysis of intact protein assemblies in the gas phase of a mass spectrometer. It reveals protein stoichiometries as well as protein and ligand interactions. Both techniques therefore deliver complementary information on the structure of protein-ligand assemblies and their combination proved powerful in previous studies.

The architecture of protein complexes is essential for their function. Combining various mass spectrometric techniques proved powerful to study their assembly. We provide protocols for chemical cross-linking and native mass spectrometry and show how these complementary techniques help to elucidate the architecture of multi-subunit protein assemblies.

화학 Cross-linking 및 여러 소 단위 단백질 어셈블리의 건축을 그대로 단백질 복합물의 질량 분석

Proteins interact with their ligands to form active and dynamic assemblies which carry out various cellular functions. Elucidating these interactions is ...

Phloem Sap Sampling from Brassica napus for 3D-PAGE of Protein and Ribonucleoprotein Complexes

Sampling the phloem of higher plants is often laborious and significantly dependent on the plant species. However, proteome studies under denaturing conditions could be achieved in different plant species. Native protein:protein and protein:nucleic acid complexes from phloem samples have as yet scarcely been analyzed, although they might play important roles in maintenance of this specialized compartment or in long-distance signaling. Large molecular assemblies can be isolated using a blue native gel electrophoresis (BN-PAGE). Their protein components can be separated by a subsequent sodium dodecyl sulfate PAGE (SDS-PAGE). However, proteins with similar molecular weights co-migrate, what can hinder protein identification by mass spectrometry. Combining BN-PAGE with two different denaturing gel electrophoresis steps, namely Tris-Tricine-urea and SDS-PAGE, enables the additional separation of proteins according to their hydrophilicity/hydrophobicity and thus increases resolution and the success of protein identification. It even allows distinguishing proteins that only differ in their posttranslational modifications. In addition, blue native northern blotting can be applied to identify the RNA components in macromolecular complexes. We show that our protocol is suitable to unravel the protein and RNA components of native protein:protein and ribonucleoprotein (RNP) complexes occurring in phloem samples. Combining a blue native PAGE with two different denaturing PAGE steps can help to separate different kinds of large protein complexes, and also enables an increased identification rate of their components by mass spectrometry. Furthermore, the protocol is robust enough to simultaneously detect potentially bound nucleic acids within single protein complexes.